[發(fā)明專利]圖像處理方法、圖像處理裝置和圖像拾取裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980137543.5
• 申請日: 2009-09-28
• 公開（公告）號: CN102165761A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 畠山弘至
• 申請（專利權(quán)）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G06T3/00;G06T5/20
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發(fā)振

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于減少包含于圖像中的圖像模糊成分和畸變成分的圖像處理技術(shù)。

背景技術(shù)

通過由諸如數(shù)字照相機的圖像拾取裝置捕獲被照體的圖像而獲取的圖像包含圖像模糊成分，該圖像模糊成分為由圖像拍攝光學系統(tǒng)(以下，簡稱為“光學系統(tǒng)”)的球面像差、慧形像差、像場彎曲或像散等導致的圖像劣化成分。這種圖像模糊成分的產(chǎn)生是由于從被照體的一個點發(fā)射的光束在圖像拾取表面上形成具有一定發(fā)散性的圖像，該光束在沒有像差或衍射時一般會聚于一個點上。

這種圖像模糊成分在光學上由點擴散函數(shù)(PSF)表達，并且與由散焦導致的模糊不同。可以說，由光學系統(tǒng)的縱向色差、球面色差或慧形色差導致的彩色圖像中的顏色模糊在光的各波長的模糊程度之間不同。

作為用于校正圖像模糊成分的方法，已知存在使用光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)(OTF)的信息的校正方法。該方法被稱為“圖像恢復”。以下，用于通過使用光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)(OTF)的信息來校正(減少)圖像模糊成分的處理被稱為“圖像恢復處理”。

圖像恢復處理的概要如下。

當g(x，y)代表包含圖像模糊成分的劣化圖像(輸入圖像)、f(x，y)代表未劣化的原圖像、h(x，y)代表作為光學傳遞函數(shù)的傅立葉對的點擴散函數(shù)(PSF)、＊代表卷積并且(x，y)代表圖像上的坐標時，建立以下的表達式。

g(x，y)＝h(x，y)＊f(x，y)。

當通過傅立葉變換將上式轉(zhuǎn)換為二維頻率表面的形式時，該表達式被表達為采取各頻率的積的形式的下式：

G(u，v)＝H(u，v)·F(u，v)

這里，H表示點擴散函數(shù)(PSF)的傅立葉變換的結(jié)果，換句話說，表示光學傳遞函數(shù)(OTF)，并且，(u，v)表示二維頻率表面上的坐標，換句話說，表示頻率。

為了從劣化的圖像獲取原圖像，僅需要如下式那樣將該式的兩側(cè)除以H：

G(u，v)/H(u，v)＝F(u，v)。

通過逆傅立葉變換使F(u，v)返回實表面，使得能夠獲取等同于原圖像f(x，y)的恢復圖像。

當R代表H^-1的逆傅立葉變換的結(jié)果時，通過如下式所表示地對于實面中的圖像執(zhí)行卷積處理來類似地使得能夠獲取原圖像：

g(x，y)＊R(x，y)＊＝f(x，y)。

式中的R(x，y)被稱為“圖像恢復過濾器”。實像包含噪聲成分，由此，如上面描述的那樣使用通過取光學傳遞函數(shù)(OTF)的完全逆數(shù)所產(chǎn)生的圖像恢復過濾器與劣化的圖像一起導致噪聲成分的放大。因此，一般不能獲取良好的圖像。在這一點上，已知存在用于根據(jù)圖像信號與噪聲信號的強度比抑制圖像的高頻率側(cè)恢復率的諸如使用Wiener過濾器的方法。基本上通過例如由圖像模糊成分校正使各顏色成分的模糊量均勻來校正由顏色模糊成分導致的圖像的劣化。

光學傳遞函數(shù)(OTF)根據(jù)諸如焦距(變焦狀態(tài))和孔徑直徑的光學系統(tǒng)的條件波動，由此，需要改變用于圖像恢復處理的圖像恢復過濾器。

并且，圖像可能包含畸變成分。畸變一般是由光學系統(tǒng)的畸變像差導致的圖像的周邊部分的膨脹或收縮較大的幾何畸變。

日本專利公開No.2006-270918公開了用于校正由畸變像差導致的圖像的幾何畸變的方法。該方法通過獲得關(guān)于圖像拾取中的諸如變焦狀態(tài)和被照體距離的圖像拾取條件的信息，并使用與從事先準備的畸變像差數(shù)據(jù)讀取的所獲得的圖像拾取條件信息對應的數(shù)據(jù)來校正幾何畸變。畸變像差數(shù)據(jù)是基于圖像高度的函數(shù)。在畸變成分校正中，光學系統(tǒng)的大的畸變量需要大的幾何變換量，并且，特別是在圖像的周邊部分中，作為幾何變換執(zhí)行縮放和變換。

為了通過適當?shù)匦Ｕ晒鈱W系統(tǒng)的各種像差劣化的圖像而獲得高質(zhì)量圖像，需要執(zhí)行用于減少圖像模糊成分和畸變成分的處理。

并且，需要根據(jù)圖像拾取條件改變用于校正圖像模糊成分的圖像恢復過濾器的數(shù)據(jù)和用于校正畸變成分的幾何變換條件的數(shù)據(jù)。圖像拾取條件包含諸如變焦位置、孔徑直徑和被照體距離的許多參數(shù)，并且，根據(jù)所述許多參數(shù)的組合準備圖像恢復過濾器數(shù)據(jù)和幾何變換條件數(shù)據(jù)顯著增加數(shù)據(jù)量。特別地，由于圖像恢復過濾器是二維過濾器，因此，過濾器的單元(分接頭(taps))的數(shù)量隨著圖像模糊成分的增加而增加。